DE381263C - Verfahren zum Niederschmelzen von kaltem, stueckigem Schrott in Induktionsoefen - Google Patents

Verfahren zum Niederschmelzen von kaltem, stueckigem Schrott in Induktionsoefen

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DE381263C
DE381263C DEV15864D DEV0015864D DE381263C DE 381263 C DE381263 C DE 381263C DE V15864 D DEV15864 D DE V15864D DE V0015864 D DEV0015864 D DE V0015864D DE 381263 C DE381263 C DE 381263C
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02Induction heating
    • H05B6/16Furnaces having endless cores
    • H05B6/20Furnaces having endless cores having melting channel only

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Furnace Details (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

  • Verfahren zum Niederschmelzen von kaltem, stückigem Schrott in Induktionsöfen. Induktionsöfen zum Schmelzen von Metallen sind bekannt und haben in der Industrie vielfach Verwendung gefunden.
  • Der Betrieb derartiger Öfen erfordert eine leitfähige und daher in sich geschlossene metallische Sekundärwindung. Um einen solchen sekundären geschlossenen Stromkreis zu schaffen, wurde bisher der Betrieb in der Art geleitet, daß in die Schmelzrinne in sich geschlossene Metallringe eingelegt und alsdann der Rest der Beschickung eingebracht wurde. Die durch die Induktionsströme !bewirkte Erwärmung des oder der Ringe führte zur Erwärmung und schließlichen Schmelzung ,der ganzen Beschickung. Es wurde aber auch in der Art gearbeitet, daß ein Rest des geschmolzenen Metalles im Ofen belassen wurde, der den geschlossenen leitenden Ring für die Schmelzung der folgenden Beschikkung bilden mußte.
  • Eine solche Arbeitsweise war zum Teil bedingt durch die Stückform der Beschickung ('Schrott u. dgl.), denn der die Schmelzrinne füllende Schrott konnte sich nur an wenigen Punkten berühren, die außerdem in der Regel sehr klein waren und den Strom schlecht leiteten, da der Schrott häufig mit Rost und sonstigen schlecht leitendenVerunreinigungen bedeckt war, zum größten Teil aber dadurch, daß der Induktionsofen in seiner Eigenschaft als Transformator an der . in sich geschlossenen Schmelzrinne nur eine durch die-Konstruktionsbedingungen des Transformators begrenzte, verhältnismäßige niedrige Spannung zu erzeugen erlaubte. Es mußte daher bei Einleitung des Schmelzprozesses schon eine .gute Leitung wenigstens eines nennenswerten Teiles der Beschickung vorhanden sein.
  • Die übliche Spannung an der Schmelzrinne beträgt etwa 5 bis io Volt. Eine solche Spannung genügt nicht bei schlechter durch vielfache kleine Widerstände unterbrochener Leitfähigkeit der Beschickung diese Widerstände zu überbrücken. Nur mit Schrott, selbst vorsichtig, beschickte Induktionsöfen konnten daher nur in seltenen Ausnahme.. fällen in Betrieb gesetzt werden.
  • Um die Spannung von 5 bis io Volt in der Schmelzrinne zu erzeugen, mußte in der Primärspule-ein Spannungsabfall von gleicher Größe, d: h. von 5 bis io Volt pro Windung vorgesehen werden. Diese Notwendigkeit zwang zur Verwendung von Eisenquerschnitten, die mehrfach größer waren als bei sonstigen technischen Transformatoren, bei denen im allgemeinen nur ein Spannungsabfall von 11n bis il/, Volt pro Windung vorgesehen ist.
  • Die -Erfahrungen mit Lichtbogenöfen, die mit Spannungen von über 8o Volt arbeiten, lehrten, .daß man bei diesen Spannungen .die in einer Schrottbeschickung auftretenden Widerstände überbrücken und daher den Schrott niederschmelzen konnte. Würde man also in der Lage sein, an der mit kaltem Schrott beschickten Schmelzrinne eines Induktionsofen Spannungen der gleichen Größe zu erzeugen, so müßte es möglich sein, kalten Schrott im Induktionsofen ebensogut nieder-21 wie im 1.ichtbogenoferi. Cm nun mit den technisch üblichen Frequenzen von 5o Perioden oder darunter Spannungsabfälle in der Größenordnung von 8o bis Zoo Volt pro Windung zu erzeugen, müßten die Eisenquerschnitte gegenüber denjenigen, die zur Erzeugung von 5 bis 8 Volt pro Windung erforderlich sind, 2o bis 12 mal größer gewählt werden, eine Konstruktion, die an Preisfragen sowie an Raurn- und Konstruktionsschwierigkeiten ohne weiteres scheitern würde. Dagegen kommt man mit den üblichen Eisenquerschnitten aus, wenn man die Frequenz des primären Wechselstromes auf glas 20 bis 12fache erhöht. Die Anwendung derartiger Frequenzen, 500 bis iooo Wechsel pro Sekunde, wie sie demnach erforderlich würden, macht aber der heutigen "fec'..inik keinerlei Schwierigkeiten mehr, es stehen dazu sogar die verschiedensten Methoden zur Verfügung, auf die in diesem Zusammenhang nicht näher eingegangen zu werden braucht, da sie technisch bekannt sind.
  • Die Erfindung besteht nun darin, Hochfrequenzstr5me zu verwenden, uni die beim Einschmelzen kalten Schrottes in Induktionsöfen entstehenden Schwierigkeiten zu beseitigen oder wenigstens so weit einzuschränken, claß es ermöglicht wird, ein für allemal das Einlegen geschmolzener -Metallringe in die Schmelzrinne oder das Belassen von 2o bis 30 Prozent der vorherigen Charge zu vermeiden. Dadurch wird es ermöglicht, aufeinanderfolgende Chargen unabhängig voneinander in den verschiedensten Oualitäten herzustellen und die Verunreinigungen folgender Chargen durch Reste der vorhergegangenen Chargen oder durch die eingelegten geschlossenen Ringe zu verhüten.
  • Das Verfahren nach der Erfindung besteht darin, daß zunächst ein Strom höherer Frequenz durch die Primärspule geleitet wird, und daß in dem -Maße, in dem die Beschickung durch zunehmende Frittung und beginnende Schmelzung besser leitend wird, dafür gesorgt wird, daß die Frequenz heruntergesetzt und parallel damit die Zahl der Primärwindungen vermehrt wird, wodurch die Spannung in der Sekundärrinne entsprechend der dort herrschenden Leitfähigkeit herabgesetzt wird. Für die Erhöhung und nachfolgende Wiederherabsetzung der Frequenz können beispielsweise die neuerdings mit günstigem Wirkungsgrad gebauten ruhenden Frequenzumformer Verwendung finden. Uin eine Vermehrung der Windungen der Primärspule herbeizuführen, ist es nur erforderlich, eine oder mehrere Anzapfungen an geeigneter Stelle anzubringen, oder aber passend unterteilte Primärspulen zu verwenden. Da die mit kaltem, stückigem Schrott beschickte Schmelzrinne eines Induktionsofens im Prinzip nichts anderes ist als eine Art von dritter oder Kohärer, der ja eine durch schnelle Schwingungen eingeleitete Leitfähigkeit nach deren Aufhören beibehält und dann niederfrequenten oder sogar Gleichströmen vielmal kleinerer Spannung spielend Durchtritt gewährt, so wird es in vielen Fällen auch genügen, zur Einleitung des Schmelzvorganges elektrische Energiemengen mit stark erhöhter Frequenz einwirken zu lassen, die an sich gänzlich ungenügend sein würden, die Erhitzung und Niederschmelzung der Beschickung zu bewirken. Es wird daher beispielsweise genügen, eine ausreichende Frittung und Leitfähigkeit des die Beschickung bildenden Schrottes in der Schmelzrinne herbeizuführen, wenn ein Zehntel der zum Schmelzen erforderlichen Energie ini Anfangsstadium in Form von hochfrequentecii Strom eingeleitet und alsdann der Schmelzvorgang mit Niederfrequenzstrom zu Ende geführt wird.
  • Das störungslose Niederschmelzen v@)n Schrott in der Schmelzrinne eines Induktionsofens kann auch dadurch bewirkt werden, daß man Hochfrequenz- und Niederfrequenzstrom gleichzeitig durch zwei entsprechende Primärspulen auf die Schmelzrinne einwirken läßt, wobei die Energiemenge des Hochfrequenzstromes nur ein Bruchteil des Niederfrequenzstroines zu sein braucht. Eine derartige Arbeitsweise ist immer dann möglich, wenn durch entsprechend angeordnete Drosselspulen oder ähnliche Vorrichtungen, wie Frequenzsortierer geeigneter Abmessungen, eine Rückwirkung der Hochfrequenzen auf den Niederfrequenzstromerzeuger und umge- i kehrt verhindert wird. Bei dieser Anordnung wird durch die Hochspannung, die der Hochfrequenzstroin in ider Beschickung erzeugt, gewissermaßen eine Brücke geschlagen für den gleichzeitig induzierten niederfrequenten Strom, der die für den Schmelzgang erforderliche Energiemenge zu liefern hat. Sobald bei dieser Anordnung die Frittung und beginnende Schmelzung der Beschickung weit genug fortgeschritten ist, können der Hochfrequenzstrom und die zu seinerAbschirmung erforderlichen Vorrichtungen abgeschaltet werden.
  • Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht gegenüber den bekannten Betriebsweisen der Induktionsöfen die Schmelzung stückiger Beschickung ohne das Einlegen in sich geschlossener, die Charge häufig mehr oder weniger verunreinigender, leitfähiger Ringe in die Schmelzrinne. Sie ermöglicht auch jede im Induktionsofen erschmolzene Charge restlos aus dem Ofen zu entfernen und gestattet daher die Sclunelzrinne nach Abstich der Charge von allen Verunreinigungen, Schlacken oder Metallresten zu reinigen. Abgesehen von der dadurch ermöglichten Steigerung der Erzeugung und der naturgemäß eintretenden Stromersparnis sind diese Möglichkeiten von besonderer Bedeutung, wenn es sich um die Herstellung besonders reiner oder besonders genau zusammengesetzter Metallegierungen handelt. Von -überragender Bedeutung ist aber die durch die Erfindung geschaffene Möglichkeit, Metalle und Metalllegierungen, deren Eigenschaften durch Schmelzung in bekannten _ der Wirkung der Luft unterworfenen Öfen unzulässig beeinflußt werden, in einem gegen die Atmosphäre praktisch vollständig gasdichten Induktionsofen unter erhöhtem oder vermindertem Druck einschmelzen und weiter zu behandeln.

Claims (1)

  1. PATENT-ANSPRÜCFIE: r. Verfahren zum Niederschmelzen von kaltem, stückigem Schrott in Induktionsöfen, dadurch gekennzeichnet, daß in der Beschickung der Schmelzrinne zwecks Einleitung der Erwärmung und .des Niederschmelzens für kürzere oder längere Zeit eine mehrfach höhere Spannung dadurch erzeugt wird, daß Primärwechselstrom von höherer als normaler Frequenz zugeführt wird. z. Verfahren nach Anspruch i; dadurch gekennzeichnet, daß mit fortschreitender Frittung und Leitfähigkeit der Beschikkung allmählich die Frequenz des Primärstroines und damit die Spannung an der Schmelzrinne herabgemindert wird. 3. Verfahren nach Anspruch i und a, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselstrom höherer Frequenz durch einen Teil oder Teile der mit Anzapfungen versehenen oder der unterteilten Primärspule geleitet wird. 4. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschickung im Anfangsstadium bis zum Eintritt genügender Leitfähigkeit nur ein Bruchteil der zur Schmelzung erforderlichen Gesamtenergie in Form von hochfrequentem Wechselstrom zugeführt wird, worauf der hochfrequente Wechselstrom ab und "` niederfrequenter Strom größeren Energieeinhaltes angeschaltet wird. 5. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß hochfrequenter und niederfrequenter Wechselstrom gleichzeitig in besonderen Spulen zugeführt werden, .daß der Energieeinhalt des hochfrequenten Wechselstromes nur ein Bruchteil der zur Niederschmelzung - der .Beschickung erforderlichen Gesamtenergiemenge beträgt, sowie daß in die Zuleitung des niederfrequenten Stromes entsprechende Vorrichtungen eingebaut werden, die ein Übergreifen der Hochfrequenz- in .die Niederfrequenzmaschine verhindern. 6. Anwendung der Verfahren nach den Ansprüchen i bis 5 auf Induktionsöfen, die unter vom Atmosphärendruck abweichendem Druck betrieben werden.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE750747C (de) * 1938-08-22 1945-01-29 Verfahren zum Herstellen von Ferrolegierungen niedrigen und mittleren Kohlenstoffgehaltes
DE1003878B (de) * 1952-11-27 1957-03-07 Russ Elektroofen Kommanditgese Induktions-Rinnenofen
DE975180C (de) * 1949-01-27 1961-09-21 Otto Junker Fa Elektrischer Schmelzofen fuer kleinstueckigen Stahl oder kleinstueckiges Gusseisen
DE1615195B1 (de) * 1966-04-05 1970-12-17 Commissariat Energie Atomique Anwendung eines Induktionsofens auf das Schmelzen von hochschmelzenden keramischen Stoffen und Verfahren zum Schmelzen und Wiedererstarren solcher Stoffe

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